第40卷2012年10月Vol .40Oct 2012金属材料与冶金工程METAL MATERIALS AND METALLURGY ENGINEERING数字化技术在凡口铅锌矿的应用与实践摘要：论述了数字化技术在凡口矿地质、测量和采矿等领域的研究开发与应用情况，及其在企业生产管理、安全管理、经营管理等方面发挥的技术支撑作用，提出了数字技术与企业安全管理、企业信息化融合等发展方向。
关键词：数字矿山；凡口铅锌矿；三维模型；储量管理；采矿设计姚曙，吴璟，原桂强，杨桂远（深圳市中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿，广东韶关512325）作者简介：姚曙（1966-），男，采矿高级工程师，矿长，长期从事矿山技术工作。
E-mail ：1034578202@ 。
凡口铅锌矿位于广东省韶关市仁化县境内，距离韶关市区48公里，现隶属于深圳市中金岭南有色金属股份有限公司，是亚洲最大的铅锌银生产基地之一。
该矿的矿产资源丰富，矿石储量大，Pb 、Zn 、S 品位高，并富含Ag 、Ga 、Ge 等多种有价元素。
凡口矿于1958年建矿，1968年投产，随着时代的发展和矿山技术的进步，矿山生产规模也逐步扩大。
1969年至1978年10年间，年采矿量从5万多吨提高到20多万吨；1979年开始进行年产12万吨金属量的技术改造，至1985年，年采矿量提高到55万多吨；1987年开始进行15万吨扩产技术改造，至1990年，年采矿量提高到90多万吨；1994开始实施井下深部开拓工程，至2004年井下深部开拓工程全面完成。
2005年又进行了18万吨技术改造，现已形成年采选矿石量160万吨、年产铅锌金属18万吨的综合生产能力。
凡口铅锌矿采用中央竖井、斜坡道联合开拓方式，目前开采深度达900m ，斜坡道长度达8000m ，上部中段高度为40m ，深部中段为50m ，1968年至2010年，采掘总量约为3400万吨。
凡口矿长期以来，在逐步扩大矿山生产规模的同时，还一直重视矿山技术的进步，每年投入大量的资金搞试验研究，推广先进技术。
近十多年来，累计完成了300多项生产、安全和管理中的重大研究项目，其中，获得国家级科技进步奖8项，获得省部级科技进步奖70多项。
数字矿山（DigitalMine ，DM ）概念自1999年首届“国际数字地球”大会上提出以来，数字矿山技术在我国煤炭、冶金、有色等矿山发展非常迅速，特别是在煤炭行业矿山，已经朝着数字矿山方向迈出了稳健的步伐。
我国有色矿山的数字矿山技术研究开发和应用，近几年发展也非常快。
其中，以中南大学长沙迪迈信息科技有限公司开发的“Dimine 数字矿山”为代表的数字矿山技术在国内有色矿山得到广泛应用，并取得良好效果。
凡口矿的数字化技术研究开发与应用，最早可追溯到上世纪八十年代末，虽然那时不叫数字矿山技术，但本质上是一样的。
上世纪80年代末，矿山地质技术人员就借助计算机数据和图形处理技术开始在地质领域的应用探索。
随着计算机及其他外围设备（大幅面扫描仪、矢量化设备、大型工程绘图仪）应用、普及和互联网技术的高速发展，矿山数字化技术进入了一个新的发展阶段。
自上世纪90年代以来，凡口矿地质、测量、采矿部门也逐步将数字化技术应用于工作中。
近年来，矿山的数字化工作力度不断加大，并取得了显著的成效。
1前言自上世纪80年代末，矿山地质技术人员就开始探索数字技术在地质领域的应用。
经过20多年的实践，在地质数据库管理、地质CAD 成图、矿量管理、地质勘探设计、矿床可视化三维模型研究等方面都取得了显著成就。
2.1以地质数据库为核心，实现资料管理规范化、标准化地质数据库的建立和完善是矿山实现数字化的基础。
自上世纪90年代开始，凡口矿地质部门就着手建立矿山的地质数据库。
十多年来，地质技术人员把地质勘探资料和矿山的生产探矿地质资料按统一的格式输入地质数据库中。
数据查找相当方便，同时，地质资料的归档和保存也逐步规范和统一。
但老数据库必须在专门的数据库系统中录入，操作不方便，而且存在较大数据冗余现象，造成技术人员录入工作量极大。
为了解决这些问题，2006年以来，凡口矿和中南大学在数字化系统应用方面进行合作，以Surpac 软件为平台，重新建立凡口矿地质数据库，并将原来老的地质数据库数据顺利迁移到新的数据库，新的地质数据库数据录入灵活多样，既可直接在Surpac 环境中输入，也可通过Excel 或其他文本编辑器录入，再导入Surpac 中。
数据库的建立和完善，促进了地质资料的规范化、标准化管理，也为地质CAD 制作地质平、剖面图提供了大量的数据信息，同时为建立矿床的三维模型乃至数字矿山奠定了基础。
2.2以局域网为平台，实现矿量管理自动化、网络化多年来，矿山矿量验收报表、贫化损失报表、三级矿量保有报表等所有报表的计算、填写都采用“手工+计算器”的方式，工作量极大，而且计算过程很容易发生差错。
1995年，凡口矿和长沙冶金设计研究院合作，成功开发了矿化模型CAD （MineCAD ）管理系统。
借助当时凡口矿的网络系统（AS ／400小型计算机网络系统），各部门通过终端，应用终端程序及矿化模型CAD 管理系统进行矿量管理，简单快捷，避免了人为计算的差错，大大提高了工作效率。
另外，地质和测量部门的数据可以通过终端与矿信息中心的小型机进行数据上传、下载和查询，解决了部门之间数据独立和相互隔离的问题，实现了信息资源共享，初步解决了“信息孤岛”现象。
由于在终端上运行程序速度偏慢，在进行数据统计时尤为明显。
2000年开始，凡口矿加大力度建设局域网，2002年，地质部门与矿信息中心合作，应用PowerBuilder 开发了凡口矿地测信息管理系统，在局域网上采用C ／S 方式管理矿量，摒弃了原来“中央主机+终端”模式，形成了企业内的数据中心。
同时将Web 技术与数据库技术有机结合，实现了跨平台的应用和多媒体信息服务，局域网内的任意一台计算机都可以在企业信息网上查阅矿体（矿块）的相关信息，如矿石量、品位、金属量、体重等。
2.3以矿山专业软件为工具，大力推行地质图件数字化传统的地质制图方式是“手工+图板”，这种纯手工制图方式不但效率较低，而且图件的精度受到限制。
为了克服传统制图方式的不足，二十多年来，凡口矿地质部门先后开发、应用地质CAD （GeoCAD ）、AutoCAD 、MapGIS 等软件编制、处理了大量的地质图件。
GeoCAD 是MMCAD 管理系统的专业绘图模块，它以MineCAD 图形支撑系统为平台的计算机优化辅助设计，具有自动处理、地质解释、专家模拟的特点，地质技术人员可采用交互式灵活设计图件。
自MMCAD 管理系统成功开发以后，地质部门就开始普及应用GeoCAD 编制地质图件。
对所有新开拓的区段（中段），都要求先建立好地质数据库，再应用GeoCAD 制作地质图件（如图1）。
2数字化技术在地质领域的开发应用图1GeoCAD制作的地质剖面图2012年10月姚曙等：数字化技术在凡口铅锌矿的应用与实践101除了应用GeoCAD 编制地质图件以外，地质技术人员还将AutoCAD 、MapGIS 等国内外大型软件应用于日常地质技术工作、地质找矿设计等方面。
2.4加强与高校合作，建立可视化三维矿床模型为了更直观的反映出矿体的形态特征和赋存状况，研究矿床的成矿规律，更有效地服务采矿生产和地质找矿，2006年10月开始，凡口矿与中南大学合作，以Surpac 软件为主要工具，建立和完善凡口矿地质数据库，解译深部矿床地质剖面图，建立了地表三维实体模型、巷道工程三维实体模型、矿体三维实体模型、岩层和断层三维实体模型以及矿体的块体模型（如图2）。
地表模型和井下主要开拓工程三维实体，直观反映出工程的具体位置，对采矿生产有指导性作用；矿床的块体模型，是对每一个开采单元应用地质统计学原理和克里格法进行品位推估和储量计算，为矿山对资源评估、生产规划提供了积极帮助。
三维矿床模型的建立，是对以往地质数字化技术工作的综合，也标志着凡口矿地质部门数字化技术工作进入了一个新的阶段。
为凡口矿下一步建设数字化矿山奠定了基础。
3数字化技术在测量领域的开发应用随着3S 集成技术和计算机网络与数据处理技术的充分应用，测量技术取得了长足的进步。
凡口矿测量技术人员结合矿山生产实际综合应用了扫描矢量化技术、CAD 数字化技术和三维可视化技术等不断改进传统的测量工作方法，使数字化技术在测量领域中的应用有了新的突破。
3.1应用企业局域网平台，实现采掘报表网络化管理凡口矿各种采掘工程验收报表先后经历了从手工制作到电脑编制，从应用网络终端发展至企业局域网管理多种阶段。
1994年以前测量技术人员采用FOXPRO 语言建立凡口矿采掘报表管理系统实现报表管理、统计和输出，1994年凡口矿的网络系统（AS ／400小型计算机网络系统）建立后，应用“中央主机+终端”模式进行报表管理，各部门通过终端与矿信息中心的小型机进行数据传递、查询和统计，实现了信息资源共享。
2002年始，利用矿山的局域网，地测部门与矿信息中心合作，应用PowerBuilder 开发了凡口矿地测信息管理系统，在局域网上采用C ／S 方式管理采掘数据，局域网内的任意一台计算机都可以在企业信息网上查阅、统计和输出采掘报表的相关信息，实现了凡口矿采掘报表管理自动化、网络化。
3.2应用扫描矢量化技术，实现高效图件数字化凡口矿开采已有四十多年的历史，以前一直采用传统纸质图纸成图，经过几十年积存，图纸数量多，数字化难度大。
测量技术人员结合凡口矿的实际情况，通过不断探索，总结出了一套高效而质量控制优良的矢量化方法，最终形成符合矿山图纸矢量化的误差控制规范。
近年来，测量技术人员已经完成了千余幅大型图纸的扫描矢量化工作，建立了凡口矿矿区地形电子图以及井下各中段、分段电子图，成为测量数字化管理的基础数据。
3.3应用ActiveX 技术，建立测量数字化管理系统凡口矿测量管理工作量非常大，测绘资料非常多。
根据矿山测量的规范和凡口矿的实际情况，测量技术人员进行了AutoCAD 的二次开发，建立了测量绘图系统（如图3）。
该系统集成测量绘图、数据库应用和电子表输出功能的电子测量导线簿，实现了测量导线制表与计算的自动化、展点数字化，高精度、高效率完成与导线薄相关工作，实现了矿山测量控制点数字化以及测量图纸和测量数据的数字化管理。
该系统综合应用了ActiveX 为核心的数字化技术，成为测量绘图、数据库管理、电子表输出图2凡口矿三维矿床实体模型102金属材料与冶金工程Vol .40Oct于一体日常测量数字化管理平台。
3.4应用数字化测量设备，实现高效高精度数据采集RTK 实时动态定位技术是一项以载波相位观测为基础的实时差分GPS 测量技术，利用两台或两台以上GPS 接收机同时接收卫星信号。
